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Die Erfindung betrifft eine Schiene, insbesondere zur Ausbildung einer Kugelbahn, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Kugelbahnen sind seit langer Zeit in unterschiedlichsten Varianten bekannt. In der Grundform wird eine Kugel schwerkraftgetrieben entlang einer Schiene abwärts geleitet. Als Schienen sind vor allem starre Elemente mit Geraden oder Kurven aus Kunststoff oder Holz bekannt. Nachteilig an derartigen Schienen ist, dass die Gestaltung des Bahnverlaufs sehr von den vorhandenen Schienengeometrien abhängt.
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Daneben gibt es Schlauchkugelbahnen und Kugelbahnen, bei denen zwei parallele Stege die Schiene bilden. Bei diesen Kugelbahnen ist zwar durch die Biegbarkeit der Schienen die geometrische Bahngestaltung deutlich flexibler handhabbar, doch sind hier nur lange Schläuche bzw. Stege am Stück üblich, da sich kürzere Elemente nur schwierig befestigen und aneinander reihen lassen. Hierdurch sind jedoch unstete Bahnverläufe, beispielsweise mit mehreren Stufen, nicht umsetzbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Schiene zur Ausbildung einer Kugelbahn zu schaffen, die eine geometrisch flexible Bahngestaltung erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Schiene weist einen länglichen Grundkörper mit einer Vielzahl von Schlitzen auf. Der längliche Grundkörper ist insbesondere im Herstellzustand gerade, er kann jedoch auch bereits in diesem Zustand gekrümmt sein. „Länglich” bedeutet, dass eine Länge L des Grundkörpers ein Vielfaches einer Breite B des Grundkörpers aufweist. Die Schlitze erstrecken sich von zwei gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers aus im Wesentlichen quer zur Längsachse des Grundkörpers. Schlitze im Sinne der Erfindung sind Ausnehmungen, die insbesondere, jedoch nicht zwingend, schmal mit parallelen Wandungen ausgebildet sind. Denkbar sind beispielsweise auch keilförmige Ausnehmungen, wobei die Schlitze vorzugsweise schmal sind, um eine möglichst stetige Führung einer Kugel zu erreichen. Mit „quer zur Längsachse” ist insbesondere gemeint, dass die Schlitze im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers stehen, sie können jedoch auch in einem Winkel, insbesondere bis zu 45° zur Längsachse stehen. Unter einer „Vielzahl” sind insbesondere mindestens zehn Schlitze gemeint, wobei eine eher kurze erfindungsgemäße Schiene auch bereits mit vier Schlitzen gebildet sein kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Grundkörpers mit Schlitzen wird erreicht, dass die Schiene leicht gebogen werden kann und zwar insbesondere um die zwei senkrecht zur Längsachse stehenden Querachsen. Die Verformung kann insbesondere rein elastisch erfolgen und somit eine plastische Verformung vermieden werden. Dies ist zum einen zur Vermeidung von Materialermüdung wichtig, zum anderen lassen sich die Schienen besser lagern und vermitteln einen hochwertigeren Eindruck, wenn sie nach der Demontage einer Kugelbahn wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Die Schlitze haben weiterhin den Vorteil, dass sich beispielsweise beim Formen einer Kurve die Schlitze auf einer Seite öffnen und auf der gegenüberliegenden Seite schließen. Dies erfolgt mit geringem Kraftaufwand und rein elastisch, bis die Schlitze auf einer Seite vollständig geschlossen sind. Ein weiterer Verformungsversuch resultiert unmittelbar in einen starken Kraftanstieg, der dem Verwender signalisiert, dass die Schiene nicht weiter verformt werden sollte. Gegenüber den genannten Kugelbahnen mit Schläuchen oder parallelen Stegen hat dies den Vorteil, dass die Gefahr einer veresehentlichen plastischen Verformung oder gar einer Zerstörung der Schiene deutlich verringert wird. Gleichzeitig kann die Schiene derart stabil ausgeführt werden, dass sich unter der Last einer Kugel kaum Verformungen ergeben. Somit können mit einer einzigen Schienengeometrie unterschiedlichste Kugelbahngeometrien hergestellt werden. Mehrere Schienen können zu größeren Kugelbahnen kombiniert werden. Die Schiene, oder zumindest dessen Grundkörper, kann insbesondere einstückig sein, so dass sich eine einfache, kostengünstige Herstellung ergibt. Die Schiene kann nicht nur für Kugelbahnen, sondern beispielsweise auch als Verkleidungsteil, als Schiene für Fahrzeuge oder als Kanal für Leitungen Verwendung finden.
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Um eine gute Formbarkeit der Schiene zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, dass sich die Schlitze über mehr als die halbe Breite B, insbesondere fast die ganze Breite B, des Grundkörpers erstrecken. Dabei ist mit der Breite B die Abmessung quer zur Längsachse in Richtung der Erstreckung des Schlitzes gemeint. Durch derartig tiefe Schlitze wird die Geometrie so geschwächt, dass die beschriebene Flexibilität bei geringen Kräften gegeben ist und somit selbst Kinder die Gestaltung einer gekrümmten Bahn ohne Werkzeug vornehmen können.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Schlitze in Längsrichtung des Grundkörpers gesehen abwechselnd von einer der beiden Seiten aus. Hierdurch wird erreicht, dass sich beim Biegen der Schiene eine sehr gleichmäßige, harmonisch wirkende Geometrie ergibt, die sich positiv auf die Laufruhe einer Kugelbahn auswirkt. Alternativ zu einzeln abwechselnd orientierten Schlitzen können auch jeweils Paare aus zwei oder drei Schlitzen abwechselnd angeordnet sein.
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Ebenfalls zur Erzeugung einer gleichmäßigen, harmonischen Geometrie schlägt die Erfindung vor, dass die Schlitze in Längsrichtung des Grundkörpers gesehen im Wesentlichen gleiche Abstände A haben.
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Vorzugsweise bleiben die Enden der Schienen frei von Schlitzen, damit sie in diesem Bereich relativ steif sind. Hierdurch können sie beispielsweise durch Klemmen leicht befestigt oder untereinander verbunden werden. Als die Enden soll in diesem Zusammenhang ein Bereich mit einer Länge E verstanden werden, die mindestens dem doppelten des Abstands A entspricht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper einen U-förmigen Querschnitt auf. „U-förmig” ist hier weit zu verstehen im Sinne zweier Banden, die insbesondere einen geraden, gegebenenfalls aber auch einen gekrümmten oder unstetigen, Querschnitt aufweisen. Die beiden Banden gehen rund oder mit einer Kante in ein Joch über, welches die beiden Banden verbindet. Bei einer Kugelbahn übernimmt das Joch die vertikale Abstützung und die Banden die horizontale Führung. Neben den Schlitzen kann die Schiene weitere Ausnehmungen aufweisen, beispielsweise wenn sie aus einem Lochblech gefertigt ist. Alternativ zu einem U-förmigen Querschnitt kann die Schiene erfindungsgemäß auch einen geschlossenen Querschnitt, beispielsweise in Kreis- oder Rechteckform, aufweisen.
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Die Schlitze erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Breite J des Jochs des U-förmigen Querschnitts, sie enden vorzugsweise unmittelbar vor der Bande. Hierdurch ergibt sich ein gutes Verhältnis aus Flexibilität und Stabilität, wobei insbesondere plastische Verformungen vermieden werden können.
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Zur Vermeidung einer umständlichen Befestigung der Schienen durch Klemmen, Kleben oder dergleichen schlägt die Erfindung vor, dass an den beiden Enden des Grundkörpers Befestigungsmittel zur formschlüssigen Befestigung an Tragelementen angordnet sind. Tragelemente können dabei beispielsweise Stützen oder Streben sein, insbesondere im Sinne eines modularen Baukastensystems. Befestigung meint in diesem Zusammenhang auch die Verbindung von Schienen untereinander. Derartige Befestigungsmittel zur formschlüssigen Befestigung umfassen insbesondere Nuten, Löcher oder Haken. Vorzugsweise weist die Schiene einen hinterschnittenen Zapfen als Befestigungsmittel auf. Dieser lässt beispielsweise eine klemmende Befestigung mit einer Schwalbenschwanznut in einem Tragelement zu.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schiene;
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2 eine Draufsicht derselben Schiene;
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3 eine vergrößerte Seitenansicht derselben Schiene;
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4 eine vergrößerte Detailansicht entsprechend dem Kreis D in 2;
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5 eine perspektivische Darstellung derselben Schiene; und
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6 eine Kugelbahn mit mehreren Schienen.
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Die in den 1 bis 5 dargestellte, erfindungsgemäße Schiene 1 weist einen geraden und einstückigen Grundkörper 2 aus Kunststoff mit einem über die gesamte Länge L gleichbleibenden U-förmigen Querschnitt auf. Der Grundkörper 2 ist länglich, seine Länge L entspricht etwa dem 13-fachen einer Breite B des Grundkörpers 2. Der U-förmige Querschnitt wird durch zwei schmale, ebene Banden 3 sowie ein breiteres, ebenes Joch 4 gebildet, welches die Banden 3 verbindet. Die Banden 3 gehen kantig in das Joch 4 über und stehen senkrecht zum Joch 4. Die Breite J des Jochs 4 entspricht somit der Breite B des Grundköpers 2.
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Die Banden 3 bilden jeweils Seiten 5 des Grundkörpers 2 von denen aus sich senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers 2 Schlitze 6 erstrecken. Die Schlitze 6 erstrecken sich nicht ganz, aber doch im Wesentlichen über die gesamte Breite J des Jochs 4, so dass sie jeweils unmittelbar vor den Banden 3 enden. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Schlitze 6 über fast die ganze Breite B des Grundkörpers. Wie in 4 deutlich zu erkennen ist, bilden die Schlitze 6 gerade, schmale Ausnehmungen 7. Die Schlitze 6 weisen eine Breite S auf, die konstant ist bis auf eine kreisförmige Erweiterung 8 am Ende der Schlitze 6. Die kreisförmigen Erweiterungen 8 verringern die Gefahr der Rissbildung in diesem Bereich bei einer Verformung der Schiene 1. Die Schlitze 6 erstrecken sich in Längsrichtung des Grundkörpers 2 gesehen jeweils abwechselnd von einer der beiden Seiten 5 aus. Die Schlitze 6 haben jeweils den gleichen Abstand A zueinander, wobei der Abstand A etwa einem Drittel der Breite B des Grundkörpers 2 entspricht. Dieses Verhältnis hat sich als besonders geeignet zur Ausbildung von Kugelbahnen erwiesen.
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Die beiden Enden 9 weisen jeweils über eine Länge E, die etwa dem Dreifachen des Abstands A entspricht, keine Schlitze 6 auf. Dadurch sind die Enden 9 in sich stabil und kaum verformbar. An einer den Banden 3 abgewandten Unterseite 10 des Grundkörpers 2 weist die Schiene 1 an beiden Enden 9 jeweils einen hinterschnittenen Zapfen 11 auf. Die Hinterschneidung ergibt sich durch eine konische Erweiterung 12 am freien Ende des Zapfens 11. Die Zapfen 11 bilden Befestigungsmittel 13. Mit ihnen kann die Schiene 1 an einer Tragstruktur befestigt werden, wie dies im Folgenden anhand 6 dargestellt ist.
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6 zeigt beispielhaft eine Kugelbahn 14, bei der mehrere der beschriebenen Schienen 1 zum Einsatz kommen. Die Kugelbahn 14 ist auf einer flachen Bodenplatte 15 aufgebaut. Auf der Bodenplatte 15 sind Säulen 16 befestigt. Die Säulen 16 können aus mehreren, komplexer geformten Bauteilen aufgebaut sein. Da es in diesem Zusammenhang hierauf nicht ankommt, sind sie vereinfacht als Quader dargestellt. Die Säulen 16 bilden ein Tragelement 17 für die Schienen 1. Zur Befestigung der Schienen 1 an den Säulen 16 weisen die Säulen 16 an ihrer Oberseite hinterschnittene, etwa schwalbenschwanzförmige Nuten 18 auf, die mit den Zapfen 11 korrespondieren. Durch entsprechende geometrische Auslegung sind die Schienen 1 mit etwas Kraftaufwand entlang der Nuten 18 verschiebbar und werden so teils formschlüssig, teils reibschlüssig gehalten.
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Die Säulen 16 sind unterschiedlich hoch und ungefähr im Kreis angeordnet. Durch die Befestigung der Schienen 6 an den Säulen 16 ergibt sich eine komplexe, dreidimensionale Verformung der Grundkörper 2, die sich in einem Öffnen oder Schließen der Schlitze 6 widerspiegelt. Insbesondere aufgrund der Schlitze 6 können die Schienen 1 mit geringem Kraftaufwand in die abgebildete Form gebracht und in dieser gehalten werden. Die Verformung erfolgt dabei im Wesentlichen nur elastisch, so dass die Schienen 1 nach einer Demontage der Kugelbahn 14 wieder die in den 1 bis 5 dargestellte Form annehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiene
- 2
- Grundkörper
- 3
- Bande
- 4
- Joch
- 5
- Seite
- 6
- Schlitz
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Erweiterung
- 9
- Ende des Grundkörpers 2
- 10
- Unterseite des Grundköpers 2
- 11
- Zapfen
- 12
- konische Erweiterung
- 13
- Befestigungsmittel
- 14
- Kugelbahn
- 15
- Bodenplatte
- 16
- Säule
- 17
- Tragelement
- 18
- Nut
- A
- Abstand zweier Schlitze 6
- B
- Breite des Grundkörpers 2
- E
- Länge des Endes 9 des Grundkörpers 2
- J
- Breite des Jochs 4
- L
- Länge des Grundkörpers 2
- S
- Breite eines Schlitzes 6
